Перенос при ламинарном и турбулентном течении

Грасгофа число (Gr) Один из подобия критериев, определяет перенос тепла при конвективном теплообмене для случая свободной конвекции. Критич. Г.ч. так же, как и Рейнольдса число определяет переход от ламинарного режима течения к турбулентному. Назв. по им. нем. ученого и инженера — Ф. Грасгофа. [c.63]

Аналогия основана на предположении, что соотношения, описывающие теплообмен и перенос количества движения поперек потока жидкости (касательное напряженне между слоями жидкости локально равно изменению ее количества движения), подобны для потоков жидкости с одинаковыми граничными условиями. Хотя это предположение справедливо только для ламинарного режима течения вдоль плоской пластины при отсутствии градиента давления с Рг = 1, оно достаточно общее и может применяться к турбулентному режиму течения и к телам другой геометрии. В этом предположении при Рг = 1 распределения скорости и температуры в пограничном слое идентичны. Тогда между теплоотдачей н гидравлическим сопротивлением жидкости может быть установлена простая зависимость аналогия Рейнольдса [c.62]

Теплоотдача без изменения агрегатного состояния теплоносителей. Рассмотрим сначала теплоотдачу при течении жидкости в трубах. При вынужденном течении жидкости внутри трубы различают два режима течения ламинарный и турбулентный. При ламинарном течении перенос теплоты от одного слоя жидкости к другому в направлении нормали к стенке происходит благодаря теплопроводности, В то же время каждый слой имеет в общем случае различную скорость продольного движения. Поэтому наряду с поперечным переносом теплоты вследствие теплоп1Юводности происходит также конвективный перенос теплоты в продольном направлении. В силу этого теплообмен при ламинарном режиме течения зависит от гидродинамической картины движения. [c.184]

Для ламинарного течения напряжение дается равенством (94-1), определяющим закон Ньютона для вязкого течения. Однако в турбулентном течении имеется дополнительный механизм переноса импульса, обусловленный тем фактом, что случайные флуктуации скорости стремятся передавать импульс в область с меньшим количеством движения. Таким образом, полное среднее напряжение, или лоток импульса, равно сумме вязкого и турбулентного потоков импульса [c.320]

Характер потока пламени может быть ламинарным или турбулентным. Если течение ламинарное внутри и вне фронта пламени, то устанавливается узкая реакционная зона, определяемая химической реакцией и процессом ламинарного переноса. При турбулентном течении пламени зона реакции утолщается и кажущаяся скорость распространения пламени увеличивается. [c.64]

При увеличении скорости истечения газа (числа Рейнольдса Re) происходит разрушение ламинарного пламени и образование развитого турбулентного. Характерной особенностью турбулентного факела является значительное расширение по сравнению с ламинарным пространственной области смешения и, соответственно, зоны, в которой протекает интенсивная химическая реакция. Это связано с тем, что интенсивность процессов переноса при турбулентном течении существенно превышает интенсивность молекулярного обмена. Важно, что при этом относительный размер зоны реакций остается достаточно малым. Переход от ламинарного горения к турбулентному совершается не скачком, а постепенно в некоторой области чисел Re, разделяющих оба предельных случая между собой. [c.9]

Следовательно, коэффициент молярного переноса при турбулентном течении будет меньше коэффициента молярного переноса при ламинарном течении [c.392]

Перенос тепла в области перехода. Наиболее важным для практики результатом процесса перехода является повышение интенсивности теплопереноса по сравнению со стационарным ламинарным течением. На рис. 11.4.6 в качестве примера показано, как возрастают локальные характеристики теплопередачи при изменении режима течения от ламинарного до полностью турбулентного. Эти данные заимствованы из работы [127], где они получены при исследовании течения воды около вертикальной поверхности, нагреваемой тепловым потоком постоянной плотности. Увеличение локального коэффициента теплопередачи сопровождается соответствующим уменьшением локальной температуры поверхности по сравнению с ее значением при ламинарном режиме Течения. Данные рис. 11.4.6 соответствуют пяти значениям теплового потока видно, что с его увеличением область перехода смещается вперед, а отклонение чисел Нуссельта Ына- от значений для ламинарного пограничного слоя возрастает. Зависимости, характерные для полностью развитого турбулентного течения, устанавливаются далеко вниз по потоку. Результаты измерений хорошо согласуются с корреляционными зависимостями [153]. [c.46]

Проведено много исследований характеристик переноса в факеле за начальным участком ламинарного течения. Дальняя область свободного турбулентного течения при естественной конвекции рассматривается в гл. 12. Здесь же приводятся сведения [c.88]

Очень мало известно о переходе к турбулентности в нестационарных течениях. Если подвести источник тепла к плоской вертикальной поверхности, то в начальный период на всей поверхности наблюдается процесс одномерной молекулярной теплопроводности. По мере установления стационарного режима ламинарный перенос сменяется турбулентным. Пока подробно не исследованы условия возникновения и изменения по времени процесса перехода. Основное течение может быть одномерным, двумерным и неавтомодельным, причем неустойчивость в нем возникает под действием возмущений, движущихся от передней кромки. [c.145]

Аналитические решения, справедливые при малых числах Рэлея, получены в работах [115, 119, 164]. С использованием модели кондуктивного слоя рассмотрено предельное течение в пограничном слое при высоких числах Рэлея [223]. В работе [133] для анализа ламинарных свободноконвективных течений использована теория пограничного слоя. Проведено несколько соответствующих численных исследований. Так, с помощью конечноразностных методов построены численные решения в работах [1, 59, 123, 142, 213]. Рассматривался турбулентный перенос в горизонтальном цилиндрическом кольце с использованием К—е-модели турбулентности [89]. [c.285]

В зависимости от характера течения газового потока, образующего пламя, различают ламинарные и турбулентные пламена. В ламинарных пламенах течение ламинарное, или слоистое, все процессы массообмена и переноса происходят путем молекулярной диффузии и конвекции. В турбулентных пламенах течение турбулентное, процессы массообмена и переноса осуществляются не только за счет молекулярной, но и турбулентной диффузии (в результате макроскопического вихревого движения). [c.9]

Перенос массы (вещества) при ламинарном режиме течения потоков осуществляется молекулярной и конвективной диффузией, при переходных режимах течения — молекулярной, конвективной и турбулентной диффузией, а при развитом турбулентном режиме — конвективной и турбулентной диффузией. [c.45]

При движении газа в каналах с орошаемыми стенками переход от ламинарного движения газа к турбулентному происходит так же, как и в трубах при Rep 2300. Однако резкого изменения скорости массопереноса при этих числах R r не наблюдается. При ламинарном режиме течения соотношения для расчета коэффициента массоотдачи в газовой фазе Рг можно найти, решая задачу массообмена газового потока с неподвижной стенкой путем интегрирования уравнения конвективной диффузии (5.2.2.1). Предполагается, что движение газа стационарно и прямолинейно и продольным диффузионным переносом вещества можно пренебречь по сравнешио с конвективным. В этом случае [c.292]

В общем случае экспериментально определяемая скорость переноса (или разделения) является сложной функцией степени турбулизации газа в камерах пониженного давления, геометрической структуры перегородки и степени адсорбции газа в ее порах, а также совокупности условий, влияющих на длину свободного пробега молекул. Общая скорость массопереноса зависит от интенсивности следующих процессов 1) ламинарного или турбулентного течения газов в камерах высокого и низкого давления 2) молекулярной диффузии через ламинарный пограничный слой в камере повышенного давления 3) избирательной адсорбции на поверхностях соприкосновения перегородки с потоком газа в камере повышенного давления 4) переноса адсорбата вдоль стенок пор под влиянием возникающего в результате адсорбции градиента концентрации 5) переходного или кнудсеновского течения газа совместно с адсорбционным потоком 6) избирательной десорбции газа в камере низкого давления 7) молекулярной диффузии через пограничный слой газа в камере пониженного давления 8) турбулентного переноса в ядро потока в камере низкого давления. [c.615]

Для ламинарного диффузионного факела характерно наличие четко очерченной тонкой зоны реакции — фронта пламени. При турбулентном течении зона горения представляет собой значительно более широкую нестационарную область, отличающуюся крайне сложной структурой [33, 51, 64, 86, 88 и др.]. Тем не менее (и это отражает специфику турбулентного движения) в объеме, занятом турбулентным факелом, который в свою очередь значительно больше объема, занятого ламинарным факелом, можно выделить относительно узкую в среднем стационарную зону, интенсивного тепловыделения, которая при напряженном горении может быть отождествлена с фронтом- пламени. Высокая интенсивность процессов переноса и повышенная теплонапряженность характерны для турбулентного факела. Отметим также весьма слабую зависимость ряда интегральных характеристик турбулентного факела от физико-химических свойств горючей смеси и скорости истечения. Это свидетельствует об определяющей роли молярного обмена в процессе турбулентного горения. [c.5]

Проведено много исследований характеристик переноса в факеле за начальным участком ламинарного течения. Дальняя область свободного турбулентного течения при естественной конвекции рассматривается в гл. 12. Здесь же приводятся сведения о переходе к турбулентности в плоском факеле. В работе [38] исследовалось течение, достаточно интенсивное, чтобы наблюдать разрушение ламинарного режима. За начало процесса перехода принималось первое проявление турбулентности, которое фиксировалось термопарой. Если характеризовать энергию течения в данном месте локальным числом Грасгофа, рассчитанным с использованием подводимого теплового потока, хо начало перехода соответствует = 5-10 , где С —линейная мощность источника теплового факела [c.88]

В предыдущих главах книги рассмотрены различные типы ламинарных естественноконвективных течений в пограничных слоях. Были выявлен и описану многие механизмы процесса переноса в направлении течения. Оказалось, что большинство из этих механизмов действует и в более крупномасштабных процессах, когда перенос является в основном турбулентным. Ламинарные течения, которые рассматривались выше, при воздействии естественно возникающих возмущений, несмотря на их обычно небольшие масштабы, характерные для технологических процессов и процессов в окружающей природе, часто становятся неустойчивыми. [c.5]

Как отмечалось в предыдущем разделе, в неустойчиво стратифицированном слое жидкости могут существовать несколько различных типов течений и режимов переноса. Наиболее важными из них являются режим теплопроводности, ламинарная конвекция и режим турбулентного течения. Для чисел Рэлея, меньших критического значения Какр (в случае слоя жидкости между двумя твердыми горизонтальными поверхностями Какр 1708), этот жидкий слой остается неподвижным, а при вертикальной симметрии жидкости — устойчивым по отношению к малым возмущениям. При этом число Нуссельта Ки, подсчитываемое по разности температур и толщине слоя жидкости, равно [c.217]

В большинстве случаев значения и), р, С и Г потоков теплоносителей таковы, что в направлении движения конвективный перенос преобладает над теплопроводностью. Однако при малых скоростях течения высокотеплопроводных жидкостей (расплавов металлов) может наблюдаться обратное соотношение. По мере приближения к твердой пов-сти, где скорость вязких жидкостей стремится к нулю, и у, также становятся сравнимы по величинам. При ламинарном режиме течения в направлении, поперечном движению, конвективный перенос отсутствует. Турбулентному [c.526]

Для чисел Рейнольдса в потоке высокого давления, лежащих в диапазоне 10- —Ю , опыты Петерса [3.165] по переносу импульса показали, что переходный между турбулентным и ламинарным режим течения осуществляется в виде случайного чередования полос двух режимов толигина пограничного слоя ири этом равна средневзвешенному по этим перемежающимся полосам значению толщины ламинарного слоя (3.109) и турбулентного слоя (3.125). Отток через стенку способствует затуханию турбулентности. [c.102]

Тогда соотногаения (5.61)-(5.64) будут описывать полный перенос в турбулентном вязком ударном слое. Граничные условия на поверхности обтекаемого тела при турбулентном режиме течения совпадают с условиями для ламинарного режима течения. [c.184]

В [117, 178] при исследовании течения диссоциированной и частично ионизованной многокомпонентной смеси с разными диффузионными свойствами компонент разработан алгоритм, не требую-тттий предварительного разрешения соотношений Стефана—Максвелла (уравнений переноса компонентов) относительно диффузионных потоков. Это также уменьшает объем вычислений, так как время счета становится пропорциональным числу компонентов, а не его квадрату. Предложенный метод позволяет единым образом рассчитывать течение в дозвуковой и сверхзвуковой областях течения, является значительно более экономичным по времени расчета и используемой памяти ЭВМ по сравнению с методами установления. В оперативной памяти требуется хранить только искомые функции в двух соседних сечениях. Кроме того, для сходимости требуется несколько глобальных итераций, что на порядок меньше числа глобальных итераций необходимых в случае метода установления. При этом скорость сходимости не зависит от шага сетки в поперечном направлении. Для определения интегральных характеристик, таких как тепловой поток и давление на теле с точностью до 1 % необходимо не более 2-3 глобальных итераций. С использованием алгебраических моделей турбулентности он позволяет исследовать ламинарное, переходное и турбулентное течения во всем диапазоне скоростей протекания реакций диссоциащш и ионизации (от замороженных до равновесных. [c.190]

Первое направление исследований процесса массоотдачи основано на составлении и интегрировании уравнений конвективной диффузии и гидродинамики. Это аналитическое и численное направление, однако, развивается лишь в весьма узких областях теории переноса. Надежные решения получены исключительно для задач тепло-и массообмена, связанных с обтеканием одиночной пластины, шара или црлипдра, переносом к вращающемуся диску и тому подобных задач [46, 68, 100, 117, 156, 206, 211 [. Даже для случая ламинарного течения жидкости решение перечисленных выше задач требует интегрирования нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Проблема турбулентного течения вообще до сих пор не имеет строгого теоретического решения [117, 211]. [c.177]

Турбулентный действительный поток, как уже отмечено, мысленно разлагается на стационарный поток, со скоростью ги), усредненный по времени от истинных значений скоростей потока, и пульсационный поток. Обозначим его скорость по направлению потока через гВ и нормальную к нему скорость через и. Наличие пульсаций обусловливает интенсивный перенос вещества, характеризуемый понятием турбулентной диффузии. Можно провести аналогию между турбулентным течением и хаотическим движением газовых молекул. Тогда длина смешения I будет соответствовать длине свободного пробега молекул, а скорость пульсации — средней скорости газовых молекул. Турбулентная диффузия отличается от ламинарной тем, что эффективный коэффициент диффузии меняется с расстоянием от стенки. Среднее передвил4ение вихря до его распада (длина смешения /) практически постоянно в центре ядра потока, но около стенок становится пропорциональным расстоянию у от стенки. По аналогии с кинетической теорией газов можно написать, что средняя составляющая вихря, нормальная к стенке, равна [c.96]

Книга X. Бояджиева и В. Бешкова, посвященная массопере-носу в движущихся пленках жидкости, отражает современное состояние этой быстро развивающейся области физико-химической гидромеханики и является весьма удачным введением в круг вопросов, относящихся к данной проблеме. Отобранный для нее материал ясно отражает глубокую взаимосвязь между гидродинамикой и кинетикой тепло- и массопереноса в пленках, существенно зависящей от режимов течения, а в ряде случаев, например при нелинейном массопереносе, в большой степени и определяющей эти режимы. В соответствии с этим строится и последовательность изложения. Вначале излагаются теоретические и экспериментальные данные о ламинарном, волновом и турбулентном течениях стекающих пленок и влиянии на них поверхностных явлений, таких, как движение окружающего газа, капиллярные волны и эффекты, связанные с наличием поверхностно-активных веществ. Далее на этой основе рассматривается кинетика массопереноса для всех указанных гидродинамических ситуаций. Здесь следует отметить большой личный вклад авторов в развитие теории массопереноса в пленках, особенно в решение задач нелинейного переноса, учитывающих взаимное влияние гидродинамики, процессов диффузии и химических превращений. [c.5]

СТРУКТУРА ПОТОКОВ в аппаратах непрерывного действия, существенно влияет на хим. процессы, тепло- и массообмен. Для процессов в многофазных потоках важно взаимное направление движения фаз (противоток, прямоток я др.) и геом. формы движущихся объемов (пленки, струи, капли, пузыри). При рассмотрении переноса процессов существенны режим течения (ламинарный, турбулентный) и связанная с ним проблема пограничного слоя. Большое значение имеют различия во времени пребывания частиц потока в рабочем объеме и их взаимное перемешивание в результате нестационарности поля скоростей, неравномерности распределения скоростей и их разнонаправленности. В частицах потока, покидающих рабочий объем быстрее других, процесс оказывается незавершенным, в частицах же, задерживающихся в зтом объеме, он проходит глубже. Поскольку скорость процесса обычно падает во времени, его незавершенность определяется долей частиц с малым временем пребывания.. Отрицат. влияние неравномерности распределения времени пребывания тем сильнее, чем выше требуемая степень завершенности процесса. [c.548]

Турбулентное течение в отличие от ламинарного неупорядочено. Линии тока, если их вообще удается различить, хаотично переплетаются. Скорость движения изотермического турбулентного потока практически постоянна по поперечному сечению канала. К механизму теплопроводности добавляется перенос энергии поперек основного потока турбулентными вихрями. [c.27]

Как отмечалось в предыдущем разделе, в неустойчиво стратифицированном слое жидкости могут существовать несколько различных типов течений и режимов переноса. Наиболее важными из них являются режим теплопроводности, ламинарная конвекция и режим турбулентного течения. Для чисел Рэлея., меньших критического значения Накр (в случае слоя жидкости между двумя твердыми горизонтальными поверхностями Накр [c.217]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология